Vũ trụ hình thành như thế nào

      23

Mô hình Big bang tiêu chuẩnMô hình Big Bang (vụ nổ lớn) cho rằng vũ trụ khởi thuỷ bởi một vụ nổ khoảng 15 tỷ năm trước. Trên vụ nổ, kích cỡ vũ trụ được xem như là bằng ko nên tỷ lệ năng lượng và ánh sáng vô thuộc lớn. Sau vụ nổ, vũ trụ giãn nở và nguội dần, cho phép thành các kết cấu như ta đang thấy ngày nay.

Bạn đang xem: Vũ trụ hình thành như thế nào

*


Ít duy nhất có ba cơ sở lý luận và thực tế dẫn tới mô hình. Thật thú vị lúc biết chính một nhà văn là người thứ nhất cho rằng ngoài hành tinh phải tất cả điểm ngoài đầu. Nghịch lý Olbers (1823) cho rằng nếu vũ trụ vô vàn trong ko – thời gian thì nó phải có khá nhiều sao đến cả khi nhìn phải bầu trời, tia đôi mắt ta khi nào cũng chạm chán một ngôi sao. Và ta vẫn thấy bầu trời luôn luôn sáng rực như mặt trời, trong cả vào ban đêm. Những thực tiễn bầu trời đêm hôm lại về tối đen. Trong bài bác thơ văn xuôi lâu năm Eureku năm 1848, Edgar Poe đến rằng, đó là vì các ngôi sao 5 cánh không đủ thời hạn để chiếu sáng toàn vũ trụ. Và khung trời đêm về tối đen minh chứng vũ trụ không tồn tại mãi mãi. Không những đứng vững trước thử thách của thời gian mà đưa thuyết còn đóng vai trò quyết định trong câu hỏi hình thành kim chỉ nan Big Bang.


Cơ sở lý luận sản phẩm công nghệ hai là thuyết tương đối tổng quát, nhận định rằng không – thời hạn là những đại lượng rượu cồn lực, dựa vào vật chất đồng thời chi phối vật hóa học (lưu ý ý niệm của Engels, cho rằng không – thời hạn là hiệ tượng tồn tại của trang bị chất). Điều đó dẫn tời bài toán không – thời gian la bề ngoài tồn tại của trang bị chất). Điều đó dẫn tời câu hỏi không – thời hạn và cho nên vì thế vũ trụ rất có thể có mở màn và kết thúc, một ý tưởng ban đầu chính Einstein cũng tìm phương pháp chống lại.

Cơ sở trong thực tế của quy mô là phát hiện tại vũ trụ co và giãn của Hubble trong những năm 1920. Vũ trụ hiện tại đang giản nở với các ngoài hành tinh ngày càng xa nhau chứng minh trong thừa khứ bọn chúng gần nhau, lúc vũ trụ bao gồm kích thước bé dại hơn. Diễn dịch ngược thời hạn mãi đang đi đến thời điểm khai sinh, khi toàn vũ trụ tập trung tại một điểm, chỗ có mật độ năng lượng, ánh sáng và độ cong không thời gian vô hạn. Với một vụ bùng phát sẽ khiễn dải ngân hà sinh thành.


Tuy nhiên mật độ vật chất hay lực lôi cuốn quá lớn hoàn toàn có thể khiến vũ trụ co lại ngay lúc vừa giãn nở. Cùng rất những vì sao khác mà Alan Guth giả định sự co và giãn lạm phát, chất nhận được vũ trụ tăng kích cỡ 1030 lần chỉ trong phút chốc (từ thời điển 10-35 đến thời điểm 10-32 giây sau vụ nổ). Quá qua mẫu ranh giới thành bại tế vi đó, thiên hà đắc thắng co giãn và tạo nên mọi thứ, đề cập cả bạn dạng thân chúng ta.

Đó là mô hình vũ trụ nóng co giãn lạm vạc tiêu chuẩn. Năm 1991 khi viễn kính Hubble trên vệ tinh Cobe đo được phông sự phản xạ tàn dư trường đoản cú nổ thừa khứ quả thật tiên đoán, mô hình Big Bang được xác định rộng rãi.

Những sự việc bỏ ngỏ

Big Bang là tế bào hình cực tốt hiện nay, nhưng tất nhiên nó vẫn còn đấy nhiều vấn đề, bao gồm điểm kì quái và sự mở đầu tối hậu. Vật dụng lý luân tránh các điểm kì dị, địa điểm một đại lượng nào kia đạt cực hiếm vô cùng – điều chỉ gồm trong thế giới toán học trừu tượng. Big Bang đó là điểm kì dị như vậy cùng đó là điều cần tránh. Rồi Big Bang xuất hiện vũ trụ, vậy vật gì sinh Big Bang? ko la khi nhà thờ rất hoan nghênh mô hình, bởi xem Big Bang là hiện nay thân của đấng sáng sủa tạo.


Một cách tránh vấn đề kì quái là định hướng dây của trang bị lý hạt (cơ bản). Lý thuyết dây coi cấu tử cơ bạn dạng nhất củ vũ trụ không hẳn là phân tử (như điện tử, quark...) mà lại là dây hay rất dây cùng với 10 chiều. Có đến 5 kim chỉ nan dây và mang đến 1995 người ta thấy rằng chúng chỉ nên phiên bạn dạng của một kim chỉ nan nền tảng hơn là định hướng màng 11 chiều. Những kiểu dao động không giống nhau của màng được miêu tả thành những hạt cơ bạn dạng mà ta thấy. Cách nhìn cũ xem hạt cơ phiên bản là chất điểm không kích cỡ nên dẫn đến điểm kì dị, còn màng thì không do chúng có kích cỡ xác định, dù rất nhỏ.

Bài toán mở màn tồi hậu thì phức tạp hơn. Một cách giải quyết vấn đề là điều tra sự kết thúc. Vũ trụ co giãn mãi mãi tuyệt dần co lại trong một vụ co khủng (Big Crunch)? ví như vũ trụ đủ vật chất, lực hấp dẫn sẽ chiến thắng dần sự giãn nở và thiên hà đủ đồ chất, lực thu hút sẽ chiến thắng dần sự giãn nở và ngoài hành tinh sẽ co về điểm kì quái chung cục. Cùng vụ nổ tạo ra nên bạn có thể có thể là tác dụng của vụ co trước. Đó là mô hình vũ trụ luân hồi của Wheeler, với những chu trình co giãn nối thành vòng tròn như triết lý bên Phật, một phương thức để né sự mở đầu tối hậu.

Đáng tiếc Big Cruch không phải là đối xứng gương hoàn hảo và tuyệt vời nhất của Big Bang. Khi vũ trụ co, các Photon đang nhận thêm năng lượng do trường lôi kéo mạnh. Với vũ trụ khi hoàn thành sẽ lạnh hơn thời điểm khởi đầu. Công dụng là vụ nổ càng sau này càng to gan hơn. Điều đó chứng minh vũ trụ vẫn buộc phải một điểm khởi đầu tối hậu, y hệt như mô hình chỉ tất cả một Big Bang vậy. đơn vị thơ vẫn không mất đi nỗi hào hứng.


Cuộc biện pháp mạng cuối thiên niên kỷ

Quan niệm luân hồi ẩn ý vũ trụ đủ vật hóa học để hoàn toàn có thể co lại. Nhưng ý niệm đó bị chưng bỏ năm 1998. Bài toán quan sát những sao siêu bắt đầu đã dẫn tới một kết luận mang tính phương pháp mạng: vũ trụ đang giãn nở ngày càng nhanh. Đó là tin không vui vì mô hình luân hồi được ưu thích hơn, chỗ vũ trụ và sự sống rất có thể sinh khử không ngừng nghỉ.

Tại sao vũ trụ giãn nở ngày càng nhanh? Câu trả lời khá đối chọi giản: vì chưng thiếu lượng vật chất phải thiết. đặc trưng hơn, trong khi vũ trụ cất một dạng năng lượng đặc biệt có chức năng phản hấp dẫn.

Vài chục thời gian trước các công ty thiên văn xem ngoài hành tinh chỉ cất vật hóa học sáng thông thường. Lúc thấy tốc độ quay của các dải ngân hà quá nhanh, bạn ta giả định một số loại chất về tối nhiều vội vàng 10 lần chất sáng (để lực lôi kéo đủ bù với lực lý trọng tâm do dải ngân hà quay, nều không thiên hà sẽ chảy rã). Chất về tối được chia thành hai loại; nhiều loại thường (như sao lùn nâu, lỗ đen...) và nhiều loại lạ (như neutrino gồm khối lượng, những hạt giả thuyết axion tuyệt Wimp...). Nay cần thêm vào một số loại vật chất hay năng lượng mới, hotline là tích điện tối, chiếm tới hai phần ba trọng lượng vũ trụ:

Thành phần

Tỷ lệ (%)

Minh Hoạ

Bức xạ

0,005

Ánh sáng, các bức xạ điện từ khác...

Chất sáng

0,5

Mặt trời, các sao, các hệ hành tinh...

Chất buổi tối thông thường

3,5

Lỗ đen, sao lùn nâu, sao lùn đen...

Chất buổi tối kỳ lạ

26

Neutrino tất cả khối lượng, những hạt mang thuyết axion, wimp...

Xem thêm: Bán Chung Cư Ecohome 3 - Bán Căn Hộ Chung Cư Ecohome 3

Năng lượng tối

70

Năng lượng chân không hay thành phần đồ vật năm...


Bản chất năng lượng tối với áp lực âm (để tạo nên phản hấp dẫn) chắc hẳn rằng là thách thức lâu dài hơn đối với đồ lý và vũ trụ học.

Đầu tiên là năng lượng chân không. Chân không đồ gia dụng lý chưa hẳn là cõi lỗi vô, mà cất đầy các hạt – phản phân tử ảo, sinh diệt không hoàn thành do nguyên tắc bất định Heisenberg. Theo đó, quan trọng xác định đúng mực đồng thời cực hiếm các chạm mặt đại lượng đồ vật lý phối hợp (như vị trí với tốc độ, giá trị những cặp đại lượng đồ vật lý liên hợp (như vị trí với tốc độ, quý hiếm và độ biến thiên của một trường đồ gia dụng lý...). Nên tích điện chân chưa phải khác không, vày nếu bởi không thì độ thay đổi thiên cũng bằng không; có nghĩa nhì đại lượng được xác định đúng mực đồng thời, điều mà nguyên tắc bất định cấm. Đó là do sinh hạt với phản phân tử ảo. Ví dụ điển hình trong 1cm3 trước mắt ta, luôn luôn có 1030 điện tử ảo! bọn chúng gây hiệu ứng đó đếm được, như cảm giác Casimir. Giám sát thấy bọn chúng tạo tỷ lệ năng lượng khủng gấp 10120 lần các dạng vật hóa học khác, một con số khiến giới đồ vật lý choáng váng!

Ứng cử viên lắp thêm hai là thành phần thiết bị năm (chơi chữ theo Aristotle, người xem bốn yếu tố nước, lửa, không khí cùng đất tao bắt buộc vũ trụ). Đơn giản nhất là một trong những trường lượng tử biến hóa rất lờ đờ theo thời gian, cơ chế giải thích giai đoạn giãn nở lạm phát. Kĩ năng khác đến từ vật lý những chiều dư kỳ ảo, tức dây 10 chiều giỏi màng 11 chiều nói ngơi nghỉ trên. Trong triết lý này, vật dụng chất thông thường nằm trên các màng ba chiều. Các màng này nằm cạnh bên nhau vào chiều trang bị 11. Ánh sáng sủa đi theo các màng cha chiều mang đến mắt ta nên mất sản phẩm tỷ năm, trong khi tác động thu hút (hay bội phản hấp dẫn) thì tới ngay theo hướng dư, sản xuất giá trị ước lượng vô cùng phệ như vừa nói. Mặc dù nhiên, những khó khăn toán học khiến cho việc chỉ dẫn một mô hình hoàn hảo là bất khả chỉ trước mắt mà lại còn hoàn toàn có thể trong tương lai.

Mô hình màng và chạm

Nhằm giải quyết hai vấn đề kì khôi và bắt đầu tối hậu, cuối 2001 các nhà khoa học Steinhardt, Turok, Khoury, Ovrut với Seiberg đề xuất mô hình màng cùng chạm, xem Big Bang chưa hẳn là mở đầu của không –thời gian, mà là vấn đề chuyển tiếp thân pha đang co và giãn và pha thu hẹp trước đó. Đây đó là mô hình luân hồi, dẫu vậy có ưu thế hơn các quy mô luân hồi khác.

Mô hình mang định vũ trụ của chúng ta là một màng tía chiều trôi trong không khí bốn chiều. Một màng không giống – một vũ trụ tuy vậy song – ở ngay lân cận ở khoảng cách vi tế bào trong chiều sản phẩm công nghệ tự. Thiên hà này gần hơn cả làn da, phần lớn ta quan yếu thấy hay đụng được vào nó. Những màng này hành động y hệt như nối cùng với nhau bởi lò xo: kéo lại khi các màng xa nhau và đẩy ra khi bọn chúng lại gần, khiến các màng xê dịch ra xa rồi đến gần. Bọn chúng tuần trường đoản cú va chạm chính là Big Bang. Năng lượng Big Bang nguyên thuỷ là tích điện va chạm; còn những thăng giá tỷ lệ (thấy rõ trên phông phản xạ hoá thạch vì vệ tinh Cobe đo được năm 1991 cùng là hạt giống trở nên tân tiến thành các vũ trụ sau này) là những vết nhăn của màng. Trong quá trình dao cồn và va chạm, các màng vẫn rất có thể tự teo giãn.


So với mô hình lạm vạc tiêu chuẩn, mô hình này co ưu điểm là ko cần năng lượng tối để giải thích sự co giãn ngày càng tăng của vũ trụ. Đơn giản đó là tích điện “lò xo”. Theo Turok, ưu điểm khác là kì quặc chỉ xuất hiện trong chiều thứ tứ (khi nhị màng va va thì khoảng cách bằng không), kĩ năng nhẹ nhất trong số các kì dị. Và vì chưng vẫn tiếp tục co giãn trước và sau va chạm, những Photon sẽ không thu thêm năng lượng, nên Big Crunch ko nóng rộng Big Bang, có thể chấp nhận được loại quăng quật sự khởi đầu tối hậu, một chủ thể thần học tập ưa thích.

Tất nhiên quy mô cũng để lại nhiều vấn đề. Đầu tiên, kì quặc nhẹ độc nhất vô nhị thì vẫn là kì dị. Tiếp nữa, ko rõ các thăng giáng bé dại hay những vết nhăn của màng tái mở ra thế như thế nào sau và chạm. Theo Linde, một fan xây dựng quy mô lạm phát, điều này giống như ném một cái ghế vào lỗ black và hy vọng nó vẫn tái sinh. Rồi thực chất lực lốc xoáy cũng là bài toán nan giải. Tuy vậy nhiều bên thiên văn hoan nghênh tế bào hình, bởi vì như lời nhà kim chỉ nan dây lừng danh Veneziano sinh sống Cern, họ dễ đồng ý ý tưởng Big Bang là tác dụng của một cái gì đấy hơn là nguyên nhân của hồ hết thứ.

“Tà Thuyết” Monday

Các quy mô trên đầy đủ vưởng phải bài toán tích điện tối. Chính vì như vậy từ 1983, Mordehai Milgrom (israel) đề xuất Mond, tức động lực Newton biến đổi (Modified Newtonian Dynamics). Ông nhận định rằng định cơ chế hai Newton F=ma sẽ trở thành F=ma2 ở các vận tốc thấp, cỡ 10-10 m/s2. Tất cả nghĩa là chỉ cần một lực nhở hơn giỏi ít vật hóa học hơn để vận tốc các thiên hà. Và việc chất tối hay tích điện tối sẽ mặc nhiên được một số loại trừ.

Ban đầu giới thiên văn bác bỏ bỏ Mond. Nhưng những thành công trong việc phân tích và lý giải sự ra đời và tiến hoá của dải ngân hà (các phép đo mới đây tương xứng với tiên đoán của Milgrom nhiều năm trước) thuyết phục được một số nhà khoa học. Mặc dù họ không nghĩ hễ lực Newton sai, mà xem đó là một trong những bổ thiết yếu có ý nghĩa sâu sắc thực hành, khi hotline nó là MIFF, tức công thức làm khớp Milgrom (Milgrom Fitting Formula).

Vũ trụ hữu hạn tuyệt vô hạn?

Hãy xét nguyên tắc Mach, nhận định rằng quán tính của vật là do nó tác động với toàn vũ trụ. Rất có thể hiểu rõ hơn qua bài toán xét lực ly trọng điểm trên một thùng nước. Khi quay nước trong thùng, mặt nước vẫn lõm xuống: ta nói nó chịu chức năng của lực ly tâm. Đó là do nước tảo so với thùng đứng yên? hoàn toàn không, vì chưng khi con quay cả thùng với nước với thuộc tốc độ, phương diện nước vẫn lõm xuống. Mach mang lại rằng, phương diện nước lõm vì chưng “biết” nó vẫn quay đối với toàn vũ trụ. Nói biện pháp khác, quán tính là vì tương tác của toàn dải ngân hà lên vật. Vì vậy vũ trụ nên hữu hạn. Giả dụ vũ trụ vô hạn thì quán tính sẽ mập vô hạn: đầy đủ vật ko thể đổi khác trạng thái gửi động, một điều trái cùng với thực tế.

Nhưng kia chỉ là đơn vũ trụ (universe) của bọn chúng ta. Nhiều người dân giả định các vũ trụ song sóng hay nhiều vũ trụ (munltiverse), từng vũ trụ có hệ qui chế độ riêng. Hãy lưu giữ lại những màng va chạm, không chỉ hai mà rất có thể nhiều hơn. Hoặc tưởng tượng trò thổi bong bóng xà phòng, từng bong bóng là một đơn vũ trụ. Những bong bóng có thể nỗi cùng nhau bằng những lỗ sâu đục (wormhole). Theo thuyết tương đối tổng quát, chúng là con đường tắt nối các vùng không thời gian trong một bong bóng, thậm chí là nối các bong láng vũ trụ cùng với nhau. Chúng chất nhận được năng lượng phun trào giữa các bong bóng. Rất có thể hình dung một sự phun trào như thế chính là Big Bang đã ra đời vũ trụ mà ta đã sống.

*


Như vậy tất cả thể họ đang sống trong một solo vũ trụ hữu hạn. Đơn thiên hà này là một trong những trong vô vàn những màng hay bong bóng của một nhiều vũ trụ vô hạn. Ai cũng có thể hài lòng, du thích vũ trụ vô hạn tuyệt hữu hạn.

Giả thuyết này giúp thải trừ đấng sáng tạo tối cao. Trong sản phẩm nổi danh Giai điệu bí ẩn (đã dịch ra giờ Việt), Trịnh Xuân Thuận đặt lòng tin vào đấng sáng sủa và nhận định rằng ông mong đặt ý thức vào hi vọng chứ chưa hẳn tuyệt vọng. Theo ông, kiếm được một bong bóng phù hợp cho cuộc sống giữa vô tận các bong láng là vấn đề bất khả, tương tự như xem sự sống chỉ là sự việc biến thốt nhiên không thoả mãn được lòng tự tôn của con người. Thiển nghĩ sự việc có lúc ngược lại. Nếu như con tín đồ do một đấng về tối thượng tạo ra thì chúng ta chỉ là những con rối. Lúc đó sẽ không tồn tại ý chí thoải mái chủ đề ưu thích của Bergson; cũng không tồn tại sự lựa chọn một trong những khả năng khác nhau, như một biện pháp tự ra quyết định số phận – đặc thù cơ bản của tính người. Còn nếu bọn họ xuất hiện như sự kết hợp vi diệu thân cái bỗng nhiên và chiếc tất nhiên họ cần sống xứng đáng với tất cả những khó khăn của sự sinh thành. Và điều đó hoàn toàn có thể có chân thành và ý nghĩa nhân văn.

Đa dải ngân hà sinh ra như vậy nào?

Như trên sẽ nói, từng đối kháng vũ trụ là hữu hạn tuy vậy đã vũ trụ có thể vô hạn. Điều đó chúng tỏ nó chứa một năng lượng vô hạn, điều vô nghĩa về mặt đồ gia dụng lý? khôn cùng may không phải như vậy.

Tính bật định lượng tử có thể chấp nhận được các cặp phân tử – phản phân tử ảo, hay những “bọt” năng lượng lộ diện từ chân không, miễn là bọn họ sẽ mất tích sau thời gian tồn tại ngắn ngủi. Bọt càng ít tích điện thì mãi mãi càng lâu. Vì tích điện trường hấp dẫn là âm, còn tích điện chứa vào vật chất là dương, phải nếu nhiều vũ trụ là phẳng (dù đơn vũ trụ có thể cong), hai dạng tích điện đó triệt tiêu nhau và năng lượng đa vũ trụ đúng chuẩn bằng không. Lúc đó các qui tắc lượng tử được cho phép nó sống thọ mãi mãi. Nói bí quyết khác, chính tình hình bất định là nguyên nhân khiến cho vũ trụ hoàn toàn có thể xuất hiện từ hư vô, một ý tưởng khác biệt đến mức lúc nghe tới Gamow nói tại Princeton trong thời gian 1940, Einstein đang đứng sững giữa đường khiến cho hai bạn suýt bị xe đâm chết.

Ta rất có thể đặt câu hỏi, vậy lỗi vô trường đoản cú đâu xuất hiện? có lẽ đó là thắc mắc không hòa hợp lý. Thoả đáng hơn là để câu hỏi, vì sao có tình cô động để vũ trụ hoàn toàn có thể sinh thành? và liệu tất cả những câu hỏi nền tảng không dừng lại ở đó hay không?

Cuối cùng xin nhấn mạnh sự thống độc nhất vô nhị giữa vi mô cùng vĩ mô. Thiết yếu nhờ đi mang đến tận cùng bản chất vi mô nhưng mà khoa học hoàn toàn có thể hiểu hành tung vũ trụ. Những ý kiến cho rằng qui giản luận (re-ductionism), một cách tiếp cận dựa vào phép phân tích để càng ngày càng đi sâu vào cấu tạo vi tế bào của rứa giới, đã không còn hết khả năng nhận thức là không có cơ sở. Trong cuốn các giấc mơ về lý thuyết cuối cùng, 1992, Steven Weinberg, nhà đồ dùng lý đoạt giải Nobel vị công lao thống nhất các tương tác yếu và điện tử, đã chiếm hữu hẳn nhì chương để phê phán các nhà triết học cùng bênh vực đến qui giản luận thuộc phép phân tích.